JP2010287487A

JP2010287487A - 二次電池

Info

Publication number: JP2010287487A
Application number: JP2009141327A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Matsumura; 一志松村; Katsuo Hashizaki; 克雄橋▲崎▼; Masazumi Oishi; 正純大石; Yoichiro Nakajima; 洋一郎中島; Sadanori Matsunaga; 禎紀松永
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる二次電池を提供すること。
【解決手段】二次電池１０は、内部に電解液を貯蔵する容器１１と、交互に積層されたシート状の正極板１８及び負極板２０と、正極板１８及び負極板２０との間に配されたセパレータ２１と、を有して容器１１内に配された積層体１２と、容器１１内に配された放熱板１３と、を備え、放熱板１３が、積層体１２の正極板１８と負極板２０との間に配されたシート状の放熱板本体２２と、容器１１の内面１１Ａに沿った接触面２３Ａを有して、接触面２３Ａにて放熱板本体２２を内面１１Ａに接触させる接触部２３と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に関する。

充放電を繰り返し行うことができる二次電池は、近年、各種の分野で広範囲にわたって利用されている。例えば、小型タイプであれば、携帯電話やビデオカメラ等の電子機器の電源として利用され、大型タイプであれば、電気自動車の電源や家庭用の蓄電装置等として利用されている。このような二次電池として、積層型のリチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池が開発されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

このような二次電池は、正極板及び負極板の少なくとも一方がセパレータで包装された状態で、正極板及び負極板が互いに交互に積層されて積層体を構成している。そして、正極板及び負極板を収納する容器外壁及び端子部分から、充放電等の際に容器内部の正極板や負極板などで発生する熱を放熱させている。

特開２００３−４５４９８号公報特開２００７−２７３３４８号公報

しかしながら、上記従来の二次電池の場合、容器外壁に直接接触しない電池内部の積層体中央部の熱を十分に外部へ放熱させることができず、内部温度が上昇してサイクル寿命を低下させてしまうといった問題がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる二次電池を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る二次電池は、内部に電解液を貯蔵する容器と、交互に積層されたシート状の正極板及び負極板と、前記正極板及び前記負極板との間に配されたセパレータと、を有して前記容器内に配された積層体と、前記容器内に配された放熱板と、を備え、前記放熱板が、前記積層体の前記正極板と前記負極板との間に配されたシート状の放熱板本体と、前記容器の内面に沿った接触面を有して、該接触面にて前記放熱板本体を前記内面に接触させる接触部と、を備えていることを特徴とする。

この発明は、積層体内に配された放熱板本体が接触部を介して容器と接触されているので、積層体内に発生した熱を放熱板から容器外へと好適に伝導させることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記二次電池であって、前記放熱板本体が、前記積層体の積層方向の中央部に配されていることを特徴とする。
この発明は、電池内部にこもった熱であっても、放熱板を介して容器に好適に放熱させることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記二次電池であって、前記接触面が、前記放熱板本体に配された面に対して交差するように、前記接触部が配されていることを特徴とする。
この発明は、接触部の接触面と容器内面との接触面積を好適に確保することができ、放熱板からの熱量を無駄なく伝導させることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記二次電池であって、前記放熱板には、該放熱板で仕切られた前記容器の内部の両側に、前記電解液を通過させることが可能な孔が形成されていることを特徴とする。
この発明は、放熱板の孔に電解液を通過させることができ、放熱板を介しても正極・負極間のイオン移動を可能にすることができる。

本発明によれば、電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池を示す一部破断斜視図である。図１のII−II断面概要図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。

本発明に係る一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る二次電池１０は、内部に有機材料からなる電解液を貯蔵する容器１１と、容器１１内に配された積層体１２と、積層体１２内に配された放熱板１３と、を備えている。

容器１１は例えばアルミニウム製とされ、上部には正極端子１５、負極端子１６、及びアルミニウム製の安全弁１７がそれぞれ配されている。積層体１２は、電解液に浸漬するようにして積層方向Ｘに交互に複数積層された正極板１８及び負極板２０と、正極板１８と負極板２０とのそれぞれの間に配された複数のセパレータ２１と、を備えている。なお、図１及び図２では、正極板１８、負極板２０及びセパレータ２１は、図を見やすくするために十分に厚さを有するものとして表示されているが、何れもシート状に構成されている。

正極板１８及び負極板２０の正極端子１５及び負極端子１６側となる各縁部には、タブ１８Ａ，２０Ａがそれぞれ配されている。ここで、正極板１８及び負極板２０において、各タブ１８Ａ，２０Ａは、縁部中央から何れかの側に偏るように配されている。そして、正極板１８及び負極板２０は、互いのタブ１８Ａ，２０Ａが縁部中央から異なる側に偏って重ならないようにして積層されている。正極板１８のタブ１８Ａは正極端子１５と、負極板２０のタブ２０Ａは負極端子１６とそれぞれ接続されている。

セパレータ２１は、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するためのものであり、例えば、ポリプロピレン等のシート状の樹脂製のものを用いる。なお、正極板１８及び負極板２０の少なくとも一方が、タブ１８Ａ又はタブ２０Ａを突出させた状態でセパレータ２１に封着されることで、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するようにしてもよい。

放熱板１３は、シート状の放熱板本体２２と、放熱板本体２２を容器１１の内面１１Ａと接触させる接触部２３と、を備えている。放熱板本体２２は、積層体１２の積層方向Ｘの中央部となる正極板１８と負極板２０との間に介装されている。なお、放熱板本体２２が介装された部分では、放熱板本体２２と正極板１８及び負極板２０のそれぞれとの間の絶縁をするために、放熱板本体２２の両側にセパレータ２１が配されている。なお、本実施形態では、放熱板本体２２を中央部に配しているが、電池内部、積層体間であれば、放熱板本体２２が配される位置は中央部に限られない。

接触部２３は、容器１１の内面１１Ａに沿った接触面２３Ａを有し、容器１１の上部側以外の側面及び底面側に、かつ、接触面２３Ａと放熱板本体２２とが断面略Ｔ字状に、すなわち、接触面２３Ａが放熱板本体２２に配された面に対して直交するように配されている。

また、放熱板１３は、接触面２３Ａで容器１１の内面１１Ａを押圧するようにして容器１１内に配されている。放熱板１３を構成する放熱板本体２２及び接触部２３の各構成は、アルミニウムや銅といった熱伝導率の高い金属で構成されている。なお、放熱板本体２２と接触部２３とは、一体に形成されていてもよく、例えば押し出し成形や、互いを溶接等で接触させるなどしてもよい。

この二次電池１０によれば、積層体１２内に配された放熱板本体２２が接触部２３を介して容器１１の内面１１Ａと接触しているので、充放電等の際に正極板１８及び負極板２０で発熱した場合、熱を放熱板本体２２から接触部２３を介して容器１１外へと好適に伝導させることができる。この際、接触部２３が、接触面２３Ａで容器１１の内面１１Ａに面接触し、さらに放熱板本体２２から押圧されることにより隙間を最小限として密着していることから、効率良く熱伝達させて容器１１を介して放熱することができる。

特に、放熱板本体２２が、積層体１２の積層方向Ｘの中央部に配されているので、特に高温となりやすい電池内部中央において発生した熱も好適に容器１１外部へ放熱することができ、熱暴走を抑えてサイクル寿命を向上させることができる。

また、接触面２３Ａが、放熱板本体２２に配された面に対して交差するように、接触部２３が配されているので、接触部２３の接触面２３Ａと容器１１の内面１１Ａとの接触面積を好適に確保することができ、放熱板本体２２からの熱量を無駄なく容器１１へ伝導させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、接触部２３が容器１１の両側面及び底面に設けられているものとしたが、少なくとも何れかの面に設けられているものとすれば、当該接触面２３Ａを介して効果的に放熱することができる。また、一部の面に接触部２３を設けつつ、設けていない箇所で放熱板本体２２と容器１１の内面１１Ａとの間に隙間を形成してもよい。これにより、当該隙間から放熱板本体２２で仕切られた容器１１の内部の両側に電解液を通過させてイオンの受け渡しが可能となり、電池効率の向上も図ることができる。

また、図４に示すように、接触面２５Ａが放熱板本体２２に対して略Ｌ字状になるように接触部２５が配された放熱板２６でもよい。この場合も、略Ｔ字状の場合と同様に、接触部２５の接触面２５Ａと容器１１の内面との接触面積を好適に確保することができる。また、このような構成とした場合には、単に板状の部材を折り曲げ加工することで、放熱板本体及び接触部を有する構成を実現することができる。

さらに、図５に示すように、放熱板本体２７の両側に電解液を通過可能な孔２７Ａを有する構成の放熱板２８としても良い。孔２７Ａを有する放熱板本体２７としては、放熱板本体に機械加工等によって穿孔してもよい。また、図６に示すように、孔３０Ａを有する多孔質の材質で構成される放熱板３０を選択しても良い。

この場合、孔２７Ａ，３０Ａを介して電解液を通過させることができ、放熱板２８，３０の両側の正極板１８と負極板２０との間でも、イオンの受け渡しをすることができ、放熱性を高めつつ、電池効率の向上を図ることができる。また、放熱板は一枚に限らず、複数枚が積層体１２の積層方向Ｘに対して分散して配されていても構わない。

また、放熱板の表面に絶縁膜が配されたものでも構わない。この場合、放熱板が正極板１８又は負極板２０と接触しても通電しないので、正極板１８及び負極板２０の枚数を増やすことができる。

１０二次電池
１１容器
１１Ａ内面
１２積層体
１３，２６，２８，３０放熱板
１８正極板
２０負極板
２１セパレータ
２２，２７放熱板本体
２３，２５接触部
２３Ａ，２５Ａ接触面
２７Ａ，３０Ａ孔

Claims

内部に電解液を貯蔵する容器と、
交互に積層されたシート状の正極板及び負極板と、前記正極板及び前記負極板との間に配されたセパレータと、を有して前記容器内に配された積層体と、
前記容器内に配された放熱板と、
を備え、
前記放熱板が、前記積層体の前記正極板と前記負極板との間に配されたシート状の放熱板本体と、
前記容器の内面に沿った接触面を有して、該接触面にて前記放熱板本体を前記内面に接触させる接触部と、
を備えていることを特徴とする二次電池。
前記放熱板本体が、前記積層体の積層方向の中央部に配されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記接触面が、前記放熱板本体に配された面に対して交差するように、前記接触部が配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
前記放熱板には、該放熱板で仕切られた前記容器の内部の両側に、前記電解液を通過させることが可能な孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の二次電池。